Prarencana Pabrik Biodiesel dari lemak sapi dengan proses acid pretreatment kapasitas 37 juta liter per tahun

(1)

PRA RENCANA

PABRIK

BIODIESEL DAR I LEMAK SAPI DENGAN

PROSES ACID

PRETREAT~IENT

KAPASITAS 37 JUTA LITER PER TAHUN

Olajukan Oleh :

ENOY EKO CAHYONO WAHYU PRANOTO

I

flo. ,MOUlt ! -\ Tel T<""u ,

-" u--t ____ _

i h;.-,CI H __ _ I . No. eUKU I

5203004066

5203004U63

JURUSAN TKKNIK KIMIA

FAKULTAS TEKNIK

UNIVERSITAS KATOLIK WIDYA MANDALA

SURABAYA

(2)

Pra rencana Pabrik Biodiesel daTi Lemak Sapi dengan Proses Acid Pretreatment

LEMBAR PENGESAHAN

Ujian tugas akhir PRA RENCANA PABRIK bagi mahasiswa di bawah ini :

Nama: Endy Eko Cahyono NRP : 5203004066

Telah diselenggarakan pada tanggal 15 Desember 2007. Oleh karena itu yang

bersangkutan dengan tugas akhir ini dinyatakan telah memenuhi persyaratan

kurikulum guna memperoleh gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Kimia.

Pt~:n

.

Ant esti ST. M.En .Sc.

N .521.99.0396 Ketuao Surabaya, 21 Desember 2007 ST. Ph. D. Dewan Penguji Sekretaris

--:::1

v::J

G'

k

FelYCla Edi Soetaredjo, ST, M. Phil.

NIK. 521. 99: 0391 Anggota 1

~u~

Ery S. Retnonmgtyas, ST, MT. NIK. 521.98.0348 Anggota - Anggota Anggota2

&·M.EngSC.

[R"l

NIK. 521.03.0563 Richard. nawan ST. Ph. D. NIK. 52 .9

.0406- ..

Di e~lIjni6teh,·. ; A

Universitas Katholik Widya Mandala Surabaya

,lurusan Teknik Kimia

(}kI:t}1'~~11Jurusan Teknik Kimia

ST. MT.

(3)

Pra rencana Pabrik Biodiesel dan Lemak Sapi dengan Proses Acid Pretreatment

LEMBAR PENGESAHAN

Ujian tugas akhir PRA RENCANA PABRIK bagi mahasiswa di bawah ini : Nama: Wahyu Pranoto

NRP : 5203004063

Telah diselenggarakan pada tanggal 15 Desember 2007. Oleh karena itu yang

bersangkutan dengan tugas akhir ini dinyatakan telah memenuhi persyaratan kurikulum guna memperoleh gelar Sarjana Teknik Jurusan Teknik Kimia.

Surabaya, 21 Desember 2007 Pembimb'

P~I~-Antalfsti, ST.. M.Eng.Sc. NIK. 21.99.0396 ST. Ph. D. Dewan Penguji

v..'CI~~

•

Fe1ycia di Soetaredjo, ST, M. Phil.

NIK. 521.99.0391 Anggota - Anggota Anggota 1

E~~~ST'MT.

NIK. 521.98.0348 Richard ST. Ph. D. NIK. 52 Disetujui oleh, .Sc. - ';.' ~':',:,--,

a.n.Ke a urusan Teknik Kimia

MT.

\

(4)

Pra rencana Pabrik Biodiesel dari Lemak Sapi dengan Proses Acid Pretreatment

KATA PENGANTAR

Puji syukur penulis panjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa atas kasih, berkat

dan bimbinganNya sehingga tugas akhir yang berjudul Prarencana Pabrik

Biodiesel dari Lemak Sapi dengall Proses Acid Pretreatment dengan kapasitas 37425.559,90 liter/tahun ini dapat terselesaikan.

Tugas akhir prarencana pabrik ini merupakan salah satu syarat untuk memperoleh gelar Sarjana Teknik di Jurusan Teknik Kimia Fakultas Teknik Universitas Katolik Widya Mandala. Tujuan pengerjaan tugas akhir prarencana pabrik ini, mahasiswa diharapkan mampu menerapkan berbagai teoTi dan pengetahuan yang diperoleh dalam masa perkuliahan untuk merancang pabrik kimia beserta proses dan peralatannya serta dapat mengambil kesimpulan tentang kelayakan pembangunan pabrik tersebut.

Tugas akhir ini dapat terselesaikan karena adanya bantuan dari berbagai pihak. Untllk illl pada kcscmpatan ini pcnulis mcngllcapkan tcrima kasih yang sebesar-besarnya kepada beberapa pihak antara lain:

Ibu Antaresti selaku dosen pembimbing tugas akhir,

Bapak Richard R.Gunawan selaku dosen pembimbing tugas akhir,

Anak angkatan-04 semuanya yang sudah dengan jerih payah titik darah penghabisan berjuang membantu semakin stress,

kelliarga pelllliis yang telah memberikan dllkungan baik dalam bcntuk moral maupun materiai,

Semua pihak yang telah membantu dalam penyelesaian tugas akhir ini namun beium tersebutkan oleh penulis.

Penulis menyadari bahwa tugas akhir ini sangat jauh dari sempurna, oleh sebab itu kritik dan saran yang membangun dari berbagai pihak sangat kami harapkan. Akhir kata penulis berharap agar tugas akhir prarencana pabrik 1m

dapat bermanfaat bagi pembaca dan semua pihak yang membutuhkan.

Surabaya, 20 Desember 2007

Penulis

(5)

Pra-rencana Pabrik Biodiesel dari Lemak Sapi dengan Proses Acid Pretreatment

INTI SARI

Prarencana Pabrik Biodiesel dari Lemak Sapi dengan Proses Acid

Pretreatment dengan kapasitas 37.425.559,90 liter/tahun ini direncanakan beroperasi 3 batchlhari selama 330 hart/tahun.

Prosesnya meliputi tahap rendering lemak sapi (penghancuran dan pengecilan ukuran dari lemak sapi, ekstraksi, penyaringan), proses acid pretreatment, proses transesterifikasi dan pemisahan serta pemurnian produk berdasarkan berat jenis dalam dekanter dan berdasarkan titik didih dalam evaporator dan menara distilasi.

• Produk utama : Biodiesel

• Pra-rencana operasi • Bahan baku Kebutuhan • Utilitas : Semi kontiny" : Lernak Sapi : 37.546.413,73 kg/tahun Air

=

1.359.978,03 m3/tahun Listrik = 4.309,92 kW/hari

Bahan bakar: IDO

=

516.785,25 Utahun

Steam = 22.491,8760 kg Ijam

• Lokasi pabrik : Kenongo, Kabupaten Mojokerto, JATIM

• Analisa Ekonomi :

Dengan Metode Discounted Cash Flow:

- Masa kon!>truksi : 2 tahun

- lnvestasi : Rp. 293.082.244.023,93

Rentabilitas perusahaan :

1. Rate of Return on Investment (ROR) :

- Setelah pajak : ! 1,00 %

2. Pay Out Time (POT) :

- Setelah pajak : 6 tahun 9 bulan

3. Break Even Point : 41,67 %

Untuk melihat suatu Pabrik apakah cukup layak didirikan atau tidak. Dapat dilihat dari beberapa hal diantaranya:

1. Segi Teknis (Kapasitas produksi, bahan baku, utilitas, pemasaran, lokasi) 2. Segi Ekonomi (ROR harus di atas suku bunga bank, POT tidak lebih dari

10 tahun, BEP sekitar 30 - 50 %)

3. Segi Keamanan Proses dan Kemanan Produk terhadap Lingkungan

Berdasarkan hasil pengamatan yang telah dilakukan baik dari segi teknis, perhitungan dari scgi ekonomi maupun pengamatan dari segi keamanan produk

terhadap lingkungan, maka pabrik biodiesel dari lemak sapi dengan proses acid

pretreatment ini dinyatakan telah layak untuk didirikan.

(6)

Pra rencana Pabrik Biodiesel dari Lemak Sari dengan Proses Acid Pretreatment

DAFTAR lSI

Lembar Judu\ ... I Lembar Pengesahan ... 11 Kata Pengantar l)allar lsi Inti sari .. Bab 1. Bab II. Bab III Bab IV. PENDAHULlJ AN URAl AN PROSES NERACA MASSA NERACAPANAS ... IV ... VI . ... XII ... I-I . ... ~I ... Ill-I ... '" ... IV-I Bab V. SPESIFlKASI ALAT . . . . ... V-I Bab VI. UTILITAS ... , ... VI-l Bab Vll. LOKASl, rATA LETAK PABRIK, DAN

INSTRUMENT ASl Bab VIII. ANALISA EKONOMI

. . . . . . .. ... ""'" VU-I ... VllI-l

Bab IX DISKL'SI DAN KESIMPULAN .. IX-J

Daftar Pustaka

Appendix A. PERHITUNGAN NERACA MASSA .... "'''' ... A-I

Appendix B. PERHITUNGAN NERACA PANAS ... , ... 8-1

Appendix C. PERHlTUNGAN

SPESIFIKASI ALAT ""'"".,,''''''''''''''' C·}

Appendix D. PERHlTUNGAN ANALISA EKONOMI ... " .... D-l

(7)

DAFTAR T ABEL

Tabel 1.1. Komposisi asam lemak yang terdapat dalam berbagai macam sumber

lemak dan minyak dinyatakan dalam % berat lemak ... 1-6

Tabell.2. Data Properties Metanol ... . . ... 1-9 Tabel1.3. Data Properties KOH ... 1-12 TabellA. Data Properties HCI ... 1-13 labellS Standar nasionallndonesia untuk biodiesel ... 1-15

Tabel1.6. Data Properties Gliserol. ... 1-16 Tabel1.7. Jumlah ternak yang dipotong pertahun di Jawa Timur ... 1-16 Tabel VI. I. Kebutuhan Steam Untuk Proses ... VI-67

Tabel VI.2. Kebutuhan air pendingin ... VI-71 Tabel V1.3. Kebutuhan air proses ... VI-73 Tabel VIA. Tabel kebutuhan listrik untuk keperluan proses ... VI-II6 Tabel VI.5. Tabel kebutuhan listrik untuk keperluan utilitas ... VI-II7

Tabel VI.6 Tabel kebutuhan Jistrik untuk penerangan ... VI-I 18

Tabel VI. 7. Tabel jenis lampu yang digunakan ... . VI-118

Tabel VII. I. TatR letak Pabrik ... VIl-134

Tabel VU.2. Instrumentasi Pabrik Biodiesel dari Lemak Sapi dengan Proses Acid Pretreatment. ... VII-139 Tabel VIII. I Modal Tetap (Fixed Capital Investment - FeI) ... VIII-140 Tabel VIlI.2 Biaya Pembuatan (Manufacturing Costs) ... VIII-141 Tabcl VIII J Biaya Pengeluaran Umum ... . VTII-142

... --.-.---.---~

(8)

Tabel VillA BEP dengan metode l i n e a r . . . ... VIII-143 Tabel VIII.S lnvestasi dengan modal sendiri ... VIII-14S Tabel VIII. 6 Investasi dengan pinjaman bank... . ... VIII-14S Tabel VIII.7 Discounted cash flow ... VIII-146 Tabel VIII.S Rate of Return sebelum pajak . . ... VIIl-148 Tabel VIII.9 Rate of Retum sesudah pajak. .... ... VIII-149

Tabel Vlli. 10 Pay Out Timc scbelum pajak .. VIIl-I 49

Tabel VIii. II Pay Out Time sesudah pajak. VlIl-ISO

Tabel A -I Komposisi lemak ... ... ... .. A-2

Tabel A -2 Data Mr Lemak dan FFA (Free Fatty Acid! Asam lemak bebas)

. . . ... A-2 Tabel. C. I Komposisi bahan dalam tangki penampung ... C-l

Tabel. C.2 Komposisi bahan masuk dalam tangki penampung ... C-24

Tabcl. (' .l Komposisi dall Cp bahan dalalll ckstraktor ... C-32

label. C.4 Komposisi bahan dalam tangki penampung ... C-44

Tabel.C.S Komposisi bahan masuk dan keluar dari realctor acid-pretreatment

... C-64

Tabel.C.6 Komposisi dan densitas bahan didalam ieaktor acid-pretreatment

... C-65 Tabel. C. 7 Komposisi dan Cp bahan dalam ekstraktor.. ... C-69

Tabel

e8.

Komposisi Bahan Masuk dan Keluar dari Tangki Penarnbahan CaCh

... C-77

(9)

Tabel. C. 9 Komposisi dan densitas bahan didalam tangki penambahan CaCh

... C-78

Tabel C. \0 KOglPOsisi jumlah dan densitas bahan masuk ke podbieilliak

centrifuge... C-83 Tabel C. 11 Kc.mposisi bahan masuk dan keluar dari tangki pencucian biodiesel

... C-86 Tabel C. 12. Fraksi dan densitas bahan masuk dari tangki pencucian biodiesel

C-86 Tabel C.13. Suhu Bahan dan Media Pendingin dalam Cooler ... C-100 T:.1bd D. I Harga Peralatan Proses ... 0-4

Tabel D2 Harga Peralatan Utilitas. D-S

Tabel0.3 Harga untuk Bahan Baku Proses 0-6

Tabel D.4. Gaji Karyawan ... . D-7

Tabel D.5. Shift Pergantian Karyawan ... 0-8 TabeI0.6. Biaya listrik dari lampu ... 0-10 Tabel D.7 Biaya listrik dari alaL ... 0-10 Tabel D.8. Harga dari Bahan Utilitas lain ... I)-II

-_._

... _.-._-. . -- - - . _. : :

(10)

Pra rencana Pabrik Biodiesel dari Lemak Sapi dengan Proses Acid Pretreatment Gambar 1.1. Gambar 1.2. Gambar \ 3. Gambar 14 Gambar I. 'i Gambar 1.6. Gambar II t. Gambar V.I. Gambar V.:!. Gambar VI.I

DAFTAR

GAM BAR

Rumus molekul trigliserida ... 1-6 Persamaan Reaksi Transesterifikasi ... 1-8 Skcma rcaksi transestcrifikasi katalis basa ... . Skema reaksi Iransestcritikasi katalis asam

\-1 1

1-13

I'eningkalan Icrnak (Jotong wilayah Jawa Timur.. 1-16

Peta Jawa Timur.. . ... 1-8

Reaksi Transesterifikasi .. II-20

Crusher ... . . ... V-50

Podbielniak Centrifuge V-57

Proses Pengolahan air VI-76

Gambar. VI.2. Pompa air dari bak penampung air menuju ke sand filter VI-78

Gambar VI.3. Unit Pengolahan Limbah ... VI-·l28 Gambar VII.l Peta Kabupaten Mojokerto ... VII-129

Gambar VIL2 Le1ak Pabrik Biodiesel dari Lemak Sapi dengan Proses Acid

Pretreatment ... VII-130

Gambar VII.3 Tata letak keseluruhan pra-rancana pabrik biodiesel dari lemak

sapi dengan prvs~~ (/ClJ-prelrelllmelll ... ... . VII-134

Gambar VIl.4 Tata letak alat pada lantai I pada ruang proses ... VII-136 Gambar VIL5 Tata letak alat dan tangki penyimpan iantai II ... VII-137 Gambar C I Dimensi Tangki Penampung Lemak.. ... C-3

Gambar C2 Dimensi Konis ... C-4

(11)

Pra rencana Pabrik Biodiesel dari Lemak Sapi dengan Proses Acid Pretreatment Gambar C3 Gambar ('4 (Jamblll" (' 5. Gambar Cb. Gambar ('7 Gambar e.8. Gambar C.9

Dimensi Tangki Penampung KOH dengan line ... C-ll l1imensi Konis Tangki Penampung KOH ... C-12

OimcIIlji Oak I'cnallipungun Ai, C·20

Crushcr .' C-23

I)lIllcnsi Tangki ekstraktor I . C-26

Dimensi Konis Ekstraktor 1 ... C-27 Anchor Paddle... ... C-31 Gambar C. \0 Tangki Ekstraksi I ." ... C-38

Gambar.C.ll. Pompa slurry daTi ekstraktor menuju ke tangki pendingin 1

... C-41 Gambar e. 12. Dimensi Tangki Pendingin I ... C-46 Gambar e.13. Dimensi Konis Tangki Pendingin I ... C-47

Gambar C. 14. Anchor Paddle... ... ... C-51 Gambar C.15. Tangki pendingin I ... C-57

Gambar.C.16. Pompa slurry dari tangki pendingin 1 menuju ke tangki

Iwn<iingin 2 C-59

Gambar C 17. Podbielniak Centrifuge ... . C-84

Gambar e.18. Hubungan antara Fraksi Mol Methanol dengan Temperatur

... C-127 Gambar D.I Grafik

hubunga'l

ootara tahun

versus

~(J,~I

inckr """"'" ..

0·1

(12)

Pra-rencana Pabrik Biodiesel dari Lemak Sapi dengan Proses Acid Pretreatment

INTISARI

Prarencana Pabrik 8iodiesel dari Lemak Sapi de/lgan Proses Acid

Pretreatment dengan kapasitas 37.425.559,90 liter/tahun ini direncanakan

beroperasi 3 batch/hari selama 330 hariltahun.

Prosesnya meliputi tahap rendering lemak sapi (penghancuran dan pengecilan ukuran daTi lemak sapi, ekstraksi, penyaringan), proses acid pretreatment, proses transestcrifikasi dan pemisahan serta pemurnian produk berdasarkan berat jenis dalam gravity seperator dan berdasarkan titik didih dalam evaporator dan menara distilasi.

• Produk utama : Biodiese!

• Pra rencana operasi : Semi kOlllinyu

• Bahan baku : Lemak Sapi

Kebutuhan .37.546.413,73 kg/tahun

• Utilitas .

Air

=

1.359.978,03 m3/tahun Listrik = 4.309,92 kW/hari

Bahan bakar : 100 = 516.785,25 Lltahun

Steam"" 22.491,8760 kg /jam

• Lokasi pabrik : Kenongo, Kabupaten Mojokerto, JA TIM

• Analisa Ekonomi ;

Dengan Metode Discounted Cash Flow:

- Masa konstruksi : 2 tahun

- IIlYestasi : Rp. 293.082.244.023,93

Rentabilitas perusahaan :

1. Rate of Retum on Investment (ROR) :

- Setelah pajak : 11,00 %